Lý thuyết Tổng hợp và phân tích lực chi tiết nhất

Tổng hợp và phân tích lực là một trong những phần kiến thức cơ bản của chương trình Vật lý 10. Qua bài này, Cunghocvui đem đến cho các bạn bài tổng hợp lý thuyết và các dạng bài tập tổng hợp và phân tích lực vật lý 10 chi tiết nhất. Hy vọng tài liệu này sẽ hữu ích với các bạn.

A. Tóm tắt lý thuyết Tổng hợp và phân tích lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm.

1. Khái niệm lực là gì? Cân bằng lực là gì?

- Lực sinh ra khi có hiện tượng vật xuất hiện gia tốc hoặc bị biến dạng do có sự tác động của hai vật lên nhau.

- Lực là một đại lượng vectơ, có đơn vị đo là Niutơn kí hiệu là (N)

Ví dụ: Khi ta kéo một dây cung tên:

+ Tay có lực kéo tác dụng lên dây của cung làm dây căng ra tối đa, cung bị biến dạng

+ Dây có một lực căng (lực đàn hồi), lực này xuất hiện, tác dụng lên cung làm cho mũi tên bị bay đi.

- Hiện tượng khi một vật bị tác động lên cùng một lúc bởi nhiều lực nhưng không gây ra gia tốc thì các lực đó được gọi là các lực cân bằng. Trong đó, giá của lực là đường thẳng mang vectơ lực.

- Hiện tượng một vật cùng chịu tác động của cùng hai lực có đặc điểm là cùng độ lớn nhưng ngược chiều nhau, hai lực tác động lên được gọi là hai lực cân bằng.

Ví dụ: Một quả bóng tennis được treo lên một sợi dây. Lúc này có cùng hai lực tác động lên quả bóng đó là lực căng của dây và trọng lực của Trái Đất.

2. Tổng hợp lực

a, Khái niệm về tổng hợp lực

- Khi một lực được thay thế cho các lực có tác động lên một vật một cách đồng thời thì được gọi là tổng hợp lực. Trong tổng hợp lực, lực thay thế được gọi là hợp lực, tác dụng giống tác dụng của các lực bị thay thế 

b, Quy tắc của tổng hợp lực: Vận dụng quy tắc hình bình hành

- Giả sử hai vectơ lực đồng quy tại một điểm, kết hợp tạo thành 1 cặp cạnh của một hình bình hành thì hợp lực của chúng được biểu diễn bằng một đường chéo xuất phát từ điểm đồng quy:

3. Cân bằng của chất điểm có những điều kiện gì?

- Nếu muốn cho một vật có thể đứng yên cân bằng thì phải có điều kiện là hợp lực của các lực mà đang tác dụng lên vật phải có tổng bằng 0.

\(\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F_{1}}+\overrightarrow{F_{2}}+...=0\)

4. Phân tích lực

a, Khái niệm về phân tích lực

- Phân tích lực là hai hay nhiều lực thay thế cho một lực tác dụng lên vật. Hai hay nhiều lực thay thế có tác dụng giống như lực đó. Trong phân tích lực, các lực thay thế được gọi là các lực thành phần.

b, Quy tắc phân tích lực dựa vào hai phương cho trước

Ví dụ: Dựa vào hai giá là MO và NO, ta có thể phân tích được hai lực \(\overrightarrow{F_{1}}\) và \(\overrightarrow{F_{2}}\) từ một lực ban đầu là \(\overrightarrow{F_{3}}\) bằng các bước như sau:

+ Trong vectơ \(\overrightarrow{F_{3}}\), ta kẻ hai đường thẳng xuất phát từ điểm C có phương song song với hai phương cho trước. E và G là giao của hai đường thẳng này với hai phương mà đề bài cho trước.

+ Các lực thành phần \(\overrightarrow{F_{1}}\) và \(\overrightarrow{F_{2}}\) được biểu diễn bằng các vectơ \(\overrightarrow{OE}\) và \(\overrightarrow{OG}\)

 

5. Phương pháp giải các bài toán tổng hợp và phân tích lực, điều kiện cân bằng của chất điểm

Trong bài toán vật chịu tác dụng của các lực khác nhau, có những trường hợp sau đây:

- Về chiều:

+ Lực tổng hợp \(F=F_{1}+F_{2}\) sẽ cùng chiều với hai lực trong điều kiện đề bài cho là hai lực cùng phương và cùng chiều

+ Lực tổng hợp \(F=\left | F_{1}-F_{2} \right |\) sẽ có đặc điểm là cùng chiều với lực và có độ lớn lớn hơn lực cho trước nếu điều kiện đề bài cho là hai lực cùng phương nhưng ngược chiều.

- Các công thức tổng hợp và phân tích lực là \(F^2=F_{1}^2+F_{2}^2+2F_{1}F_{2}.cos\alpha \) và chiều của lực sẽ được xác định dựa trên quy tắc của hình bình hành

B. Bài tập Tổng hợp và phân tích lực

I - Các dạng bài tập tổng hợp và phân tích lực tự luận

1. Dạng 1: Tại một điểm có nhiều lực tác dụng, xác định lực tổng hợp

Bài 1: Cho 40N và 30N lần lượt là độ lớp của hai lực đồng quy \(F_{1}\) và \(F_{2}\). Nếu góc hợp thành giữa hai lực lần lượt là \(0^0, 60^0, 90^0, 120^0, 180^0\) thì hai lực có độ lớn là bao nhiêu? Trong từng trường hợp, hãy nhận xét sự tác động, chi phối qua lại giữa góc \(\alpha \) và độ lớn mỗi lực? Vẽ hình minh họa cho từng trường hợp.

Bài 2: Biết rằng ba lực \(F_{1}\), \(F_{2}\) và \(F_{3}\) là đồng quy và đồng phẳng. Giả sử \(0^0, 60^0, 120^0\) lần lượt là độ lớn của góc được hợp thành bởi \(F_{1}\), \(F_{2}\) và \(F_{3}\) với trục hoành Ox. Độ lớn của ba lực là bằng nhau và bằng 30N. Hãy xác định hợp lực và vẽ hình minh họa?

2. Dạng 2: Xác định lực tổng hợp tác động lên vật

a, Cách làm

- Liệt kê tất cả các lực tác dụng lên vật 

+ Theo tính chất và công thức: \(\overrightarrow{F}=\overrightarrow{F_{1}}+\overrightarrow{F_{2}}+...=0\)

+ Sử dụng quy tắc hình bình hành đó là điều kiện của lực tổng hợp là phải cân bằng với các lực còn lại.

- Sử dụng các tính chất trong tam giác.

b, Một số bài tập

Bài 1: Theo phương nằm ngang, một thanh dài AB được đặt (khối lượng thanh AB là không đáng kể) trong trường hợp đầu của A được gắn vào tường giống một bản lề, đầu B được gắn với tường bằng một đoạn dây BC (điểm C thuộc tường). Một vật có trọng là 3kg được treo vào B. Biết rằng độ dài thanh AB là 40cm, độ dài thanh AC là 30cm và g = \(10m/s^2\), hỏi lực căng trên dây BC là bao nhiêu? Thanh AB chịu lực nén là bao nhiêu?

Đáp số: Lực căng trên dây BC là 50N, thanh AB chịu lực nén là 40N

Bài 2: Ở vị trí một ngã ba, dùng một chiếc dây cáp (dây cáp có trọng lượng là không đáng kể) để treo một đèn giao thông. Dùng hai cột AB và A'B' để giữ hai đầu dây cáp. Độ dài khoảng cách giữa hai cột đèn là 8m. Điểm giữa O của dây cáp, treo một đèn 60N. Sức nặng của đèn làm dây võng xuống một độ dài 0,5m. Hỏi dây chịu lực căng là bao nhiêu?

Đáp số: Lực căng trên dây là \(30\sqrt{65}N\)

Bài 3: Theo phương nằm ngang, một thanh dài AO được đặt (khối lượng thanh AB là không đáng kể) trong trường hợp đầu của  được gắn vào tường giống một bản lề, đầu A được gắn với tường bằng một đoạn dây AB (điểm B thuộc tường). Một vật có trọng là 1kg được treo vào O. Biết rằng góc tạo bởi giữa OA và OB là \(30^0\) và g = \(10m/s^2\), hỏi lực căng trên dây AB là bao nhiêu?

Đáp số: Lực căng trên dây AB là 10N

II - Các bài tập trắc nghiệm tổng hợp và phân tích lực

Câu 1: Một vật đang trong trạng thái dịch chuyển mà bỗng nhiên triệt tiêu lực phát động, chỉ còn tồn tại lại các lực cân bằng thì hiện tượng xảy ra là:

A. Tốc độ chuyển động của vật sẽ có xu hướng chậm dần, sau đó sẽ chuyển động đều.

B. Tốc độ chuyển động của vật bằng 0 (vật dừng lại, đứng im)

C. Tốc độ chuyển động của vật bằng với vận tốc vừa có, vật sẽ chuyển động thẳng đều

D. Vật tiếp tục chuyển động chậm đều

Câu 2: 8N và 11N lần lượt là độ lớn của hai lực đồng quy. Hợp lực có độ lớn là

A. 20N                                        B. 16N

C. 2,5N                                       D. 1N

Câu 3: \(\overrightarrow{F_{1}}\) và \(\overrightarrow{F_{2}}\) lần lượt là hai lực thay thế khi phân tích một lực \(\overrightarrow{F}\). Biết rằng góc tạo bởi giữa \(\overrightarrow{F_{1}}\) và \(\overrightarrow{F_{2}}\) là \(90^0\), 50N và 40N lần lượt là độ lớn của hai lực \(F\) và \(F_{1}\). Vậy \(F_{2}\) có độ lớn là:

A. 30N                                      B. \(10\sqrt{41}\)N

C. 90N                                      D. 80N

Câu 4: 100N là độ lớn của hai lực đồng quy. Giả sử độ lớn hợp lực của hai lực đó cũng có giá trị bằng 100N thì góc giữa hai hợp lực có giá trị bằng:

A. \(120^0\)                                     B. \(90^0\)

C. \(180^0\)                                     D. \(0^0\)

Câu	1	2	3	4
Đáp án	C	B	A	A

Tham khảo thêm >>> Giải bài tập SGK Vật lý 10 - Phân tích và tổng hợp lực. Điều kiện cân bằng của chất điểm

Với tổng hợp và phân tích lực vật lý 10, Cunghocvui đã đem lại cho các bạn hệ thống kiến thức đầy đủ và chi tiết. Nếu có đóng góp gì cho bài viết tổng hợp và phân tích lực, điều kiện cân bằng của chất điểm thì các bạn hãy để lại comment dưới phần bình luận nhé!